JP2001162660A - 発泡体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力管理が容易で、射出工程に入る前に冷却
工程も容易に入れることができ、しかも溶融樹脂の滞留
の問題も少なく、既存の成形機を例えば仕様を変えるだ
けで適用できる、発泡体の成形方法を提供する。 【解決手段】 射出機からなる主射出ユニット（１０）
と、同様に射出機からなる副射出ユニット（１）とを使
用する。副射出ユニット（１）により樹脂材料を可塑化
すると共に超臨界状態の二酸化炭素の流体を注入、溶解
させて発泡溶融樹脂（ＨＪ）を得る。これを主射出ユニ
ット（１０）に背圧をかけながら所定量蓄え、そして冷
却すると共にスクリュ（１３）を低速で回転駆動して二
酸化炭素の流体の溶解、浸透を促進し、その後主射出ユ
ニット（１０）から金型のキャビテイに射出して発泡体
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダバレルと
該シリンダバレル内に駆動可能に設けられているスクリ
ュとからなる主射出ユニットと、同様にシリンダバレル
と該シリンダバレル内に駆動可能に設けられているスク
リュとからなる副射出ユニットとを使用して発泡体を得
る、発泡体の製造方法およびこの方法の実施に使用され
る製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂製の発泡体の成形方法は、
従来周知で発泡剤には一般に化学的発泡剤が使用されて
いる。化学的発泡剤は、成形温度で分解してガスを発生
する低分子量の有機物で、これを樹脂材料と混合して計
量するか、あるいは予め発泡剤を押出工程で溶融混練し
ペレット化した材料を計量し、そして金型のキャビテイ
に射出して発泡させ、発泡体を得ている。ところで、化
学的発泡剤は高価で、発泡体のコスト高を招く欠点があ
る。また、発泡体の中に残存する化学的発泡剤の分解残
留物が、製品である発泡体を変色させたり、臭気の原因
になることがあり、必ずしも好ましいものではない。さ
らには、ダイオキシンのような有害物質の発生の恐れも
ある。そこで、化学的発泡剤に代わるものとして、物理
的発泡剤も使用されている。すなわち、射出装置により
樹脂材料を溶融混練するとき、溶融樹脂の中に物理的発
泡剤である超臨界状態の二酸化炭素の流体を注入して、
溶解させ、そして金型のキャビテイに射出して発泡さ
せ、発泡体を得ている。

【０００３】このような物理的発泡剤を使用して発泡体
を得る代表的な成形方法が特表平６−５０６７２４号
と、特開平１０−２３０５２８号に示されている。上記
特表平６−５０６７２４号に開示されている微細発泡体
の製造装置は、図５の（イ）に示されているように、シ
リンダバレル８０、このシリンダバレル８０の内部に設
けられている混合スクリュ８１、超臨界状態の物理的発
泡剤供給装置８２等からなり、シリンダバレル８０の下
流端部近傍に静的ミキサ８３が設けられている。また、
金型のキャビテイ８５には、ガスボンベ８６からカウン
タープレッシャー用ガスが供給されるようになってい
る。したがって、ポリマープラスチック材料をシリンダ
バレル８０に供給し、混合スクリュ８１を回転駆動する
と、ポリマープラスチック材料は、周知のように溶融す
る。そこで、物理的発泡剤供給装置８２から超臨界状態
の二酸化炭素の液体を注入すると、溶融樹脂と二酸化炭
素の液体の２種類の材料が、接触領域が混合により増加
して拡散し、また静的ミキサ８３により一層ミキシング
されて、さらに二酸化炭素の液体が溶融樹脂に浸透、飽
和され、そして拡散チャンバー８４により完全な一相溶
液となり、金型のキャビテイ８５に射出される。このと
き、キャビテイ８５にカウンタープレッシャーをかけて
おき、射出後にカウンタープレッシャーを一気に解放す
ると、小さな気泡セルを有する発泡体が得られる。

【０００４】特開平１０−２３０５２８号に開示されて
いる発泡体製造装置は、図５の（ロ）に示されているよ
うに、概略的には、シリンダバレル９０、このシリンダ
バレル９０内部に回転駆動可能に設けられている混練ス
クリュ９１、物理的発泡剤供給装置９２、アキュムレー
タ９３、射出プランジャー９５を有する射出装置９４、
金型９６等からなっている。したがって、混練スクリュ
９１を回転駆動してペレット状の樹脂材料を供給する
と、従来周知のようにして樹脂材料は溶融する。このと
き、物理的発泡剤供給装置９２から超臨界状態の二酸化
炭素の液体を供給すると、溶融樹脂と二酸化炭素の液体
の相溶状の溶融樹脂材組成物が得られる。これを超臨界
状態の圧力を維持したまま温度を下げて冷却して溶解を
一層促進させ、アキュムレータ９３を介して射出プラン
ジャー９５に供給し、そして射出装置９４により射出プ
ランジャー９５を駆動すると、金型９６のキャビテイ９
７には、ガスボンベ９８からカウンタープレッシャーが
かけられているので、上記したようにして発泡体が得ら
れる。このとき、表面が固化してからカウンタープレッ
シャーを解放すると、表面に未発泡のスキン層を有する
熱可塑性樹脂発泡体が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の発
泡体の製造装置によっても発泡体を製造することはでき
るが、問題点も認められる。例えば、図５に示されてい
る製造装置によると、射出成形機が使用されているの
で、混合スクリュを回転駆動して計量するときは、混合
スクリュ８１には背圧がかけられ問題はないが、計量終
了後射出工程に入るとき、背圧が一旦停止するので、溶
融樹脂と二酸化炭素の流体とが分離し、金型のキャビテ
イへ射出しても微細な発泡セルは得難いと考えられる。
また、発泡セルの育成には、射出工程の前に冷却工程を
入れて二酸化炭素の流体の溶解を促進させるのが望まし
いが、熱伝導の良い１本のシリンダバレル８０から構成
されているので、冷却工程を入れることができない。図
６に示されている製造装置によると、可塑化装置と射出
プランジャーからなる射出装置とが独立しているので、
射出プランジャーの温度を下げることはできるが、射出
装置は射出専用で汎用性がなくコスト高になることがあ
る。また、射出プランジャーは、シリンダとピストンと
からなっているので、射出してもシリンダの先端部に溶
融樹脂が滞留し、樹脂焼けが発生する恐れがある。本発
明は、上記したような問題点を解決した、発泡体の成形
方法および成形装置を提供することを目的とし、具体的
には圧力管理が容易で、また射出工程に入る前に冷却工
程も容易に入れることができ、しかも溶融樹脂の滞留の
問題も少なく、既存の成形機を例えば仕様を変えるだけ
で適用できる、発泡体の成形方法およびこの成形方法の
実施に使用される成形装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、副
射出ユニットと、主射出ユニットの２頭の射出ユニット
を使用し、一方の射出ユニットに可塑化機能を、そして
他方の射出ユニットに射出機能を持たせることにより達
成される。すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目
的を達成するために、シリンダバレルと該シリンダバレ
ル内に駆動可能に設けられているスクリュとからなる主
射出ユニットと、同様にシリンダバレルと該シリンダバ
レル内に駆動可能に設けられているスクリュとからなる
副射出ユニットとを使用して、前記副射出ユニットによ
り、スクリュを回転駆動して樹脂材料を可塑化して発泡
剤を含んだ発泡溶融樹脂を得て、これを前記主射出ユニ
ットに背圧をかけながら所定量蓄え、そして前記主射出
ユニットから、スクリュを軸方向に駆動して金型のキャ
ビテイに射出して発泡体を得るように構成される。請求
項２に記載の発明は、シリンダバレルと該シリンダバレ
ル内に駆動可能に設けられているスクリュとからなる主
射出ユニットと、同様にシリンダバレルと該シリンダバ
レル内に駆動可能に設けられているスクリュとからなる
副射出ユニットとを使用して、前記副射出ユニットによ
り、スクリュを回転駆動して樹脂材料を可塑化すると共
に超臨界状態の物理的発泡剤を注入、溶解させて発泡溶
融樹脂を得て、これを前記主射出ユニットに背圧をかけ
ながら所定量蓄え、そして冷却して物理的発泡剤の溶
解、浸透を促進し、その後前記主射出ユニットから、ス
クリュを軸方向に駆動して金型のキャビテイに射出して
発泡体を得るように構成される。請求項３に記載の発明
は、シリンダバレルと該シリンダバレル内に駆動可能に
設けられているスクリュとからなる主射出ユニットと、
同様にシリンダバレルと該シリンダバレル内に駆動可能
に設けられているスクリュとからなる副射出ユニットと
を使用して、前記副射出ユニットにより、スクリュを回
転駆動して樹脂材料を可塑化すると共に超臨界状態の物
理的発泡剤を注入、溶解させて発泡溶融樹脂を得て、こ
れを前記主射出ユニットに背圧をかけながら所定量蓄
え、そして冷却すると共にスクリュを低速で回転駆動し
て物理的発泡剤の溶解、浸透を促進し、その後前記主射
出ユニットから、スクリュを軸方向に駆動して金型のキ
ャビテイに射出して発泡体を得るように構成される。請
求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に
記載の金型のキャビテイに、ガスによるカウンタープレ
ッシャーをかけておき、このカウンタープレッシャーを
発泡溶融樹脂の射出充満直前もしくは直後に解放するよ
うに、請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれ
かの項に記載の金型のキャビテイに、ガスによるカウン
タープレッシャーをかけておき、発泡溶融樹脂の射出動
作に追従あるいは射出終了直前に型開き動作を得られる
成形品に相当する所定位置まで行いながら射出し、型開
き動作を射出動作に追従して開始したときは型開き開始
直後、射出終了直前に開始したときは所定型開きの直後
にカウンタープレッシャーを解放するように、請求項６
に記載の発明は、請求項４または５に記載のガスが、窒
素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガス、等の不活性ガ
スであり、そのプレッシャーは発泡剤の超臨界圧力以上
であるように、そして請求項７に記載の発明は、請求項
４または５に記載のガスがエアーであり、そのプレッシ
ャーは３．０ＭＰａ以下であるように構成される。請求
項８に記載の発明は、シリンダバレルと該シリンダバレ
ル内に駆動可能に設けられているスクリュとからなる主
射出ユニットと、同様にシリンダバレルと該シリンダバ
レル内に駆動可能に設けられているスクリュとからなる
副射出ユニットと、成形品を得るための成形装置と、物
理的発泡剤供給装置とからなり、前記副射出ユニット
に、前記物理的発泡剤供給装置から超臨界状態の物理的
発泡剤が供給されるようになっていると共に、前記副射
出ユニットにより製造される発泡溶融樹脂は、前記主射
出ユニットに蓄積され、そして前記成形装置のキャビテ
イに射出されるように構成されている。請求項９に記載
の発明は、請求項８に記載の成形装置に、射出圧縮機能
を有する型締装置を備えて、請求項１０に記載の発明
は、請求項８または９に記載の主射出ユニットのスクリ
ュの先端部には、複数本のピン状の突起物が設けられ、
そして請求項１１に記載の発明は、請求項８〜１０のい
ずれかの項に記載の主、副射出ユニットのスクリュは、
電動サーボモータで駆動されると共に、前記副射出ユニ
ットはフローモールド機能を有するように構成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１の（イ）は、全体を模式的に示す断面図であ
るが、同図に示されているように本実施の形態に係わる
発泡体の製造装置は、発泡溶融樹脂を得る可塑化装置す
なわち副射出ユニット１と、可塑化された溶融樹脂を射
出する主射出ユニット１０の２頭の射出ユニットを備え
ている。そして、副射出ユニット１の方に、本実施の形
態では超臨界状態の二酸化炭素の流体を供給する物理的
発泡剤供給装置３０が設けられている。

【０００８】副射出ユニット１は、比較的容量の小さい
シリンダバレル２を備えている。そして、このシリンダ
バレル２の内部にスクリュ３が設けられている。このス
クリュ３は、回転方向と軸方向とに駆動されると共に、
フローモールド機能も備えている。このように、フロー
モールド機能を備えているので、小径のスクリュ３で回
転駆動時間を長くすれば溶融樹脂を多量に製造できる。
また、スクリュ３の径が小さいので、回転数を上げて発
熱量を高め、樹脂材料の混練、溶融を促進することがで
きると共に、二酸化炭素の流体の混合、溶解の促進にも
なる。このような動作をするスクリュ３を駆動する駆動
装置は、図１の（イ）には示されていないが、本実施の
形態では、加熱シリンダバレル２の後端部に設けられて
いる電動サーボモータから構成されている。したがっ
て、副射出ユニット１は、電動射出成形装置から構成さ
れていることになる。これにより、スクリュ３の回転
数、背圧力等が自由に選定できる。なお、後述する説明
からも明らかであるが、副射出ユニット１のスクリュ３
は、発泡溶融樹脂を得る場合は、軸方向に駆動される必
要はない。しかしながら、既存の射出機は軸方向にも駆
動されるようになっているので、既存の射出機を適用す
る意味において「軸方向に駆動」と記載されている。

【０００９】シリンダバレル２の外周部には、発熱温度
が個々に設定される複数個のヒータ４、４、…が設けら
れている。また、シリンダバレル２の先端部近傍、すな
わち樹脂材料が略完全に溶融される近傍には、このシリ
ンダバレル２の内部に達する、二酸化炭素の流体を供給
するための流体供給口５が設けられている。なお、流体
供給口５の後方端部すなわち上流側には樹脂材料供給用
のホッパが設けられているが、このホッパは図１の
（イ）には示されていない。

【００１０】副射出ユニット１により計量される発泡溶
融樹脂を主射出ユニット１０の方へ圧送するために、本
実施の形態では、略直角に曲がった第１の加熱ブロック
６が設けられている。この第１の加熱ブロック６の内部
には溶融樹脂通路７が形成され、この溶融樹脂通路７の
始端部は、シリンダバレル２の先端部に通じている。ま
た、第１の加熱ブロック６の終端部は、詳しくは後述す
る、主射出ユニット１０に接続されている第２の加熱ブ
ロック１６の略中間部に接続されている。この第１の加
熱ブロック６の外周部にも、発熱温度が制御される複数
個のヒータ８、８、…が設けられている。なお、参照数
字９、９’は、第１の加熱ブロック６の溶融樹脂通路７
を形成するために明けられた孔を塞いでいる栓を示して
いる。

【００１１】物理的発泡剤供給装置３０は、本実施の形
態では二酸化炭素ガスが充填されているガスボンベ３１
と、二酸化炭素ガスを超臨界状態（臨界温度３１．１&d
eg;Ｃ、臨界圧力７．３８ＭＰａ以上）に昇圧する昇圧
ポンプ３２、圧力制御弁３３、流量制御弁等からなり、
これらが管路３４で順に接続されている。そして、管路
３４の終端部がシリンダバレル２の流体供給口５に接続
されている。図示の実施の形態では、二酸化炭素ガスを
超臨界温度以上に加熱する加熱装置は設けられていな
い。したがって、超臨界圧力以上の圧力で供給される二
酸化炭素ガスは、シリンダバレル２内で加熱され、超臨
界状態の二酸化炭素の液体になる。このように、二酸化
炭素ガスで供給することもできるし、加熱装置をさらに
設けて超臨界状態の二酸化炭素の液体にして供給するこ
ともできるので、「超臨界状態の二酸化炭素の流体」と
いう表現の中には温度は超臨界温度に達していない二酸
化炭素ガスも含まれることになる。

【００１２】主射出ユニット１０は、本実施の形態で
は、比較的容量の大きいシリンダバレル１２を有する。
そして、このシリンダバレル１２の内部にスクリュ１３
が設けられているが、このスクリュ１３も、本実施の形
態では回転方向と軸方向とに駆動される。このように、
スクリュ１３を駆動する駆動装置も、図１の（イ）には
示されていないが、シリンダバレル１２の後端部に設け
られている電動サーボモータから構成されている。した
がって、本実施の形態では、主射出ユニット１０も、電
動射出成形装置から構成されていることになる。これに
より、スクリュ１３の回転数、背圧等が自由に選定で
き、二酸化炭素の流体の溶解、超臨界圧力の維持等が容
易になる。シリンダバレル１２の外周部にも、発熱温度
が設定される複数個のヒータ１４、１４、…が設けられ
ている。シリンダバレル１２の先端部は、プランジャー
室１５の一部を構成しているが、スクリュ１３の先端部
の、プランジャー室１５に対応した外周部分には、複数
個のピン状の突起物１１、１１、…が設けられている。
したがって、スクリュ１３が回転駆動されると、プラン
ジャー室１５に貯えられる発泡溶融樹脂は、突起物１
１、１１、…により攪拌され、二酸化炭素の流体はさら
に溶解されることになる。なお、主射出ユニット１０も
電動射出成形装置から構成されているが、この主射出ユ
ニット１０には、本実施の形態では樹脂材料供給用のホ
ッパはない。すなわち、主射出ユニット１０は、プラン
ジャーの作用をすると共に、二酸化炭素の流体の溶解促
進作用を奏するように選定されている。しかしながら、
フライトが形成されているスクリュ１３を備えているの
で、可塑化することはできるし、スクリュ駆動装置のプ
ログラムを変更するだけで、通常の射出成形機として使
用できるし、また副射出ユニット１と共に使用してサン
ドイッチ成形品を成形することができることは明らかで
ある。通常の射出成形機として使用する場合は、主副射
出ユニット１０、１には、ホッパは取り付けられる。

【００１３】主射出ユニット１０のシリンダバレル１２
の先端部に、第２の加熱ブロック１６が接続されてい
る。この第２の加熱ブロック１６の内部にも、軸方向に
溶融樹脂通路１７が形成されているが、この溶融樹脂通
路１７のシリンダバレル１２側は拡径されてシリンダバ
レル１２のプランジャー室１５に連なっている。したが
って、プランジャー室１５は、溶融樹脂通路１７の拡径
された部分と、シリンダバレル１２の前方部分とから構
成されていることになる。第２の加熱ブロック１６の先
端部に、従来周知の形状をした射出ノズル２０が取り付
けられている。この射出ノズル２０のノズル孔２１は、
溶融樹脂通路１７に連通している。このような溶融樹脂
通路１７の略中間部に３方弁２２が設けられている。こ
の３方弁２２を切り換えることにより、図１の（イ）に
示されているように第１、２の加熱ブロック６、１６の
溶融樹脂通路７、１７が連通する状態、図２の（イ）に
示されているように溶融樹脂通路１７、１７が連通する
状態等を採ることができる。

【００１４】成形装置は、従来周知であるので、第１の
射出成形の実施に使用される金型、カウンタプレッシャ
ー付加装置等からなる第１の成形装置は示されていない
が、第２の射出成形の実施に使用される金型、カウンタ
プレッシャー付加装置等からなる第２の成形装置が、模
式的に図２の（ロ）に示されている。第１の成形装置も
第２の成形装置と略同じように構成されているので、以
下第２の成形装置の実施の形態について説明する。第２
の成形装置は、金型、型締装置等から構成され、金型は
固定金型４０と可動金型４１とからなり、そしてこれら
の金型４０、４１のパーティングラインＰに沿ってキャ
ビテイ４２が形成されている。キャビテイ４２にカウン
タープレッシャーを付加するカウンタープレッシャー付
加装置４５は、二酸化炭素ガスが充填されているガスボ
ンベ４６、超臨界圧力以上に昇圧する加圧器、圧力制御
弁４７等からなり、これらを接続している管路４８がパ
ーティングラインＰに開口している。なお、本実施の形
態によると、型締装置は射出圧縮機能を有するが、型締
装置は図には示されていない。

【００１５】次に、上記発泡体の製造装置を使用した成
形例を、図３の作動タイミングチャートを参照しながら
説明する。なお、本製造装置は、制御装置により自動成
形も、また手動的にも成形することができるが、以下便
宜上半自動的に成形する例について説明する。シリンダ
バレル２、１２と第１、２の加熱ブロック６、１６の外
周部に設けられているヒータ４、４、１４、１４、８、
８、１８、１８の発熱温度を設定する。主射出ユニット
１０のシリンダバレル１２のヒータ１４、１４、…の発
熱温度は、副射出ユニット１のシリンダバレル２のヒー
タ４、４、…の発熱温度よりも３０〜５０°Ｃ低め
に設定する。さらには、発泡溶融樹脂の可塑化量を設定
する。また、３方弁２２を図１の（イ）に示されている
ように、第１、２の加熱ブロック６、１６の溶融樹脂通
路７、１７が連通するように切り換える。

【００１６】そうして、副射出ユニット１のスクリュ３
を回転駆動する。また、ホッパから熱可塑性の樹脂材料
をシリンダバレル２に所定量宛供給する。そうすると、
樹脂材料は、シリンダバレル２の外周部に設けられてい
るヒータ４、４、…から加えられる熱と、スクリュ３を
回転駆動し先方へ送る過程で生じる摩擦作用、剪断作用
等により発生する熱とにより次第に溶融する。物理的発
泡剤供給装置３０から超臨界状態の二酸化炭素の流体を
所定量宛注入する。このとき、スクリュ３はフローモー
ルド機能を有するので、前進した定位置で回転駆動され
る。したがって、スクリュ３のフライトを樹脂材料が通
過する距離が一定で、注入された二酸化炭素の流体は溶
融熱可塑性樹脂中に安定して均一に分散、溶解される。
このようにして、二酸化炭素の流体が均一に溶解された
飽和状態の発泡溶融樹脂ＨＪは、第１、２の加熱ブロッ
ク６、１６を通って、主射出ユニット１０のプランジャ
ー室１５に蓄積される。このとき、超臨界状態に保つ背
圧をかけておく。例えば、本実施形態では二酸化炭素の
流体が使用されているので、超臨界状態は、臨界温度温
度３１．１°Ｃ、臨界圧力７．３８ＭＰａ以上であ
り、この条件を維持するにはスクリュ１３の背圧の設定
は、溶融樹脂圧力で７．５ＭＰａ以上が望ましい。主射
出ユニット１０のスクリュ１３は、この背圧に抗して後
退する。このようにして、発泡溶融樹脂ＨＪが主射出ユ
ニット１０のプランジャー室１５に蓄積された状態が図
１の（ロ）に示されている。

【００１７】蓄積されるとき、主射出ユニット１０のス
クリュ１３には超臨界圧力相当の溶融樹脂圧力７．５Ｍ
Ｐａ以上の背圧がかけられているので、発泡はしない。
また、主射出ユニット１０のシリンダバレル１２の温度
は３０〜５０°Ｃ低いので、二酸化炭素の流体は一
層浸透される。さらには、所定量蓄積されたら主射出ユ
ニット１０のスクリュ１３を回転駆動を開始することに
より、スクリュ１３の突起物１１、１１、…により、プ
ランジャー室１５に貯えられる発泡溶融樹脂ＨＪは、突
起物１１、１１、…により攪拌され、二酸化炭素の流体
はさらに溶解される。

【００１８】所定量の発泡溶融樹脂ＨＪがプランジャー
室１５に圧送されたら、３方弁２２を図２の（イ）に示
されている位置へ切り換えて、主射出ユニット１０のス
クリュ１３を軸方向に駆動して、発泡溶融樹脂ＨＪの射
出を開始する。射出直前に金型のキャビテイにカウンタ
プレッシャーをかける。発泡溶融樹脂ＨＪが金型のキャ
ビテイに充満する直前あるいは直後にカウンタプレッシ
ャーを一気に解放する。これにより、発泡溶融樹脂ＨＪ
の発泡が一斉に始まり、微細な発泡セルを有し、ソリッ
ド成形品に比較しても強度の落ちない発泡体が得られ
る。従来周知のように保圧、冷却完了後、可動金型を開
き発泡体を取り出す。このようにして、例えば自動車部
品ではドアートリム、シート部材、カバー類、産業製品
としてはコンテナーボックス、ボード、テーブル等、そ
の他家具類、園芸用品等の種々の発泡体の成形品を得る
ことができる。以下同様にして製造する。

【００１９】図４に本発明の他の実施の形態が示されて
いる。前述した実施の形態と同じ構成要素には同じ参照
数字を付けて、同じような構成要素には同じ数字にダッ
シュ「’」を付けて重複説明はしないが、本実施の形態
によると、第１の加熱ブロック６’の溶融樹脂通路７’
にスタチックミキサーＭが設けられ、この上流側に物理
的発泡剤供給口５’が設けられている。本実施の形態に
よっても、超臨界状態の二酸化炭素の液体を溶解させて
発泡溶融樹脂を得て、プランジャー室１５に蓄え、そし
て冷却し、またスクリュ１３を回転駆動して、スクリュ
１３の突起物１１、１１、…により攪拌し、二酸化炭素
の流体をさらに溶解、浸透させことができることは明ら
かである。また、前述したようにして発泡体を得ること
ができることも明らかである。

【００２０】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
となく色々な形に変形可能である。例えば、次のように
して発泡させることもできる。すなわち、図２の（ロ）
に示されているように、射出直前に金型４０、４１のキ
ャビテイ４２に、カウンタプレッシャー付加装置４５か
らカウンタプレッシャーをかける。発泡溶融樹脂ＨＪの
射出を開始する（１ｓｔステップ）。射出と同時あるい
は時間差をおいて可動金型４１を後退させ、キャビテイ
４２を広げながら射出し（２ｎｄステップ）、射出と同
時に後退を開始したときは充満直前に、時間差をおいて
開始したときは直後にカウンタープレッシャーを解放す
る（３ｒｄステップ）。これにより、発泡溶融樹脂ＨＪ
の発泡が一斉に始まる。この方法によっても、発泡が均
一で微細なセル構造の、肉厚の発泡体が得られる。ま
た、発泡溶融樹脂を射出後直ちにカウンタープレッシャ
ーを解放し、発泡させながら可動金型を追従して後退さ
せて発泡体を得ることもできる。さらには、この状態か
ら可動金型を型閉じ方向に駆動して圧縮し、表面が緻密
で一層の強度のある発泡体を得ることもできる。

【００２１】上記実施の形態では、物理的発泡剤に二酸
化炭素ガスが適用されているが、二酸化炭素ガス以外の
窒素ガス、ブタンガス等で実施できることは明らかであ
る。また、カウンタープレッシャー用のガスに二酸化炭
素ガスを適用し、物理的発泡剤が二酸化炭素の流体であ
るときは、カウンタープレッシャーは７．４〜１０ＭＰ
ａが望ましいが、コスト低減のため、樹脂の種類によっ
ては空気を使用することができることも判明した。この
時の空気圧は、２．５〜３．０ＭＰａで効果があった。
なお、カウンタープレッシャー用のガスは、二酸化炭素
ガス以外の窒素ガス、アルゴンガス等でも実施できるこ
とは明らかである。窒素ガスで実施すると、溶融樹脂原
料の流動性が向上し、安定した肉厚の発泡体を得ること
ができ、樹脂焼けも防止できる。さらには、発泡剤とし
ては、物理的発泡剤に限らず化学発泡剤でも相応の効果
が得られることも明らかである。

【００２２】また、本実施の形態では、主射出ユニット
１０のスクリュ１３にはフライトが設けられているが、
主射出ユニット１０では可塑化が行われないので、フラ
イトは必ずしも必要ではない。しかしながら、突起物１
１、１１、…は設けられているのが望ましい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、シリン
ダバレルと該シリンダバレル内に駆動可能に設けられて
いるスクリュとからなる主射出ユニットと、同様にシリ
ンダバレルと該シリンダバレル内に駆動可能に設けられ
ているスクリュとからなる副射出ユニットとを使用し
て、前記副射出ユニットにより、スクリュを回転駆動し
て樹脂材料を可塑化して発泡剤を含んだ発泡溶融樹脂を
得て、これを前記主射出ユニットに背圧をかけながら所
定量蓄え、そして前記主射出ユニットから、スクリュを
軸方向に駆動して金型のキャビテイに射出して発泡体を
得るので、換言すると、副射出ユニットと、主射出ユニ
ットの２頭の射出ユニットを使用し、一方の射出ユニッ
トに可塑化機能を、そして他方の射出ユニットに射出機
能を持たせて製造するので、不活性ガスの超臨界圧力以
上に保つ圧力管理が容易で、また射出する前に、溶融樹
脂の流動性を損なわず冷却工程も容易に入れることがで
き、しかも溶融樹脂の滞留の問題も少ない、したがっ
て、微細な発泡セルを有し、軽量で、強度の大きい発泡
体を、保圧以後の冷却時間を短く、ひいては短い成形サ
イクルで、得ることができるという本発明に特有の効果
が得られる。また、主副射出ユニットに、既存の成形機
を例えば仕様を変えるだけで適用できるので、安価に発
泡体を得ることができる効果も得られる。また、本発明
の実施に専用の主副射出ユニットを使用した場合は、ス
クリュを付け替え、そしてホッパを取り付けるだけで、
標準の射出成形機としても、さらにはサンドイッチ射出
成形機としても使用できるので、稼働率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる製造装置を一部断
面にして模式的に示す図で、その（イ）はその正面図、
その（ロ）は可塑化が終わった状態で示す正面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態に係わる製造装置の一部を
断面にして模式的に示す図で、その（イ）は発泡溶融樹
脂を射出している状態を、その（ロ）は製造工程の各段
階を金型と共に示す断面図である。

【図３】本発明の製造工程を示す作動タイミングチャー
トである。

【図４】本発明の他の実施の形態に係わる製造装置を一
部断面にして模式的に示す断面図である。

【図５】従来の発泡体の成形装置を模式的に示す図で、
その（イ）、（ロ）はそれぞれ異なる従来例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 副射出ユニット ２ スクリュ ３ シリンダバレル １０ 主射出ユ
ニット １１ 突起物 １２ シリン
ダバレル １３ スクリュ １５ プラン
ジャー室 ２６ カウンタープレッシャー付加装置 ３０ 物理的発泡剤供給装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月８日（１９９９．１２．
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の発
泡体の製造装置によっても発泡体を製造することはでき
るが、問題点も認められる。例えば、図５の（イ）に示
されている製造装置によると、射出成形機が使用されて
いるので、混合スクリュを回転駆動して計量するとき
は、混合スクリュ８１には背圧がかけられ問題はない
が、計量終了後射出工程に入るとき、背圧が一旦停止す
るので、溶融樹脂と二酸化炭素の流体とが分離し、金型
のキャビテイへ射出しても微細な発泡セルは得難いと考
えられる。また、発泡セルの育成には、射出工程の前に
冷却工程を入れて二酸化炭素の流体の溶解を促進させる
のが望ましいが、熱伝導の良い１本のシリンダバレル８
０から構成されているので、冷却工程を入れることがで
きない。図５の（ロ）に示されている製造装置による
と、可塑化装置と射出プランジャーからなる射出装置と
が独立しているので、射出プランジャーの温度を下げる
ことはできるが、射出装置は射出専用で汎用性がなくコ
スト高になることがある。また、射出プランジャーは、
シリンダとピストンとからなっているので、射出しても
シリンダの先端部に溶融樹脂が滞留し、樹脂焼けが発生
する恐れがある。本発明は、上記したような問題点を解
決した、発泡体の成形方法および成形装置を提供するこ
とを目的とし、具体的には圧力管理が容易で、また射出
工程に入る前に冷却工程も容易に入れることができ、し
かも溶融樹脂の滞留の問題も少なく、既存の成形機を例
えば仕様を変えるだけで適用できる、発泡体の成形方法
およびこの成形方法の実施に使用される成形装置を提供
することを目的としている。

フロントページの続き (72)発明者 津田 文郎 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 寺岡 淳男 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 江見 亨 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 Ｆターム(参考） 4F206 AB02 AG20 JA04 JD02 JD05 JF04 JL02 JM01 JM04 JM12 JM16 JN27 JQ62 JQ83 JT05 JT33

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダバレルと該シリンダバレル内に
   駆動可能に設けられているスクリュとからなる主射出ユ
   ニットと、同様にシリンダバレルと該シリンダバレル内
   に駆動可能に設けられているスクリュとからなる副射出
   ユニットとを使用して、 前記副射出ユニットにより、スクリュを回転駆動して樹
   脂材料を可塑化して発泡剤を含んだ発泡溶融樹脂を得
   て、これを前記主射出ユニットに背圧をかけながら所定
   量蓄え、そして前記主射出ユニットから、スクリュを軸
   方向に駆動して金型のキャビテイに射出して発泡体を得
   る、発泡体の製造方法。
2. 【請求項２】 シリンダバレルと該シリンダバレル内に
   駆動可能に設けられているスクリュとからなる主射出ユ
   ニットと、同様にシリンダバレルと該シリンダバレル内
   に駆動可能に設けられているスクリュとからなる副射出
   ユニットとを使用して、 前記副射出ユニットにより、スクリュを回転駆動して樹
   脂材料を可塑化すると共に超臨界状態の物理的発泡剤を
   注入、溶解させて発泡溶融樹脂を得て、これを前記主射
   出ユニットに背圧をかけながら所定量蓄え、そして冷却
   して物理的発泡剤の溶解、浸透を促進し、その後前記主
   射出ユニットから、スクリュを軸方向に駆動して金型の
   キャビテイに射出して発泡体を得る、発泡体の製造方
   法。
3. 【請求項３】 シリンダバレルと該シリンダバレル内に
   駆動可能に設けられているスクリュとからなる主射出ユ
   ニットと、同様にシリンダバレルと該シリンダバレル内
   に駆動可能に設けられているスクリュとからなる副射出
   ユニットとを使用して、 前記副射出ユニットにより、スクリュを回転駆動して樹
   脂材料を可塑化すると共に超臨界状態の物理的発泡剤を
   注入、溶解させて発泡溶融樹脂を得て、これを前記主射
   出ユニットに背圧をかけながら所定量蓄え、そして冷却
   すると共にスクリュを低速で回転駆動して物理的発泡剤
   の溶解、浸透を促進し、その後前記主射出ユニットか
   ら、スクリュを軸方向に駆動して金型のキャビテイに射
   出して発泡体を得る、発泡体の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかの項に記載の金型
   のキャビテイに、ガスによるカウンタープレッシャーを
   かけておき、このカウンタープレッシャーを発泡溶融樹
   脂の射出充満直前もしくは直後に解放する、発泡体の製
   造方法。
5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれかの項に記載の金型
   のキャビテイに、ガスによるカウンタープレッシャーを
   かけておき、発泡溶融樹脂の射出動作に追従あるいは射
   出終了直前に型開き動作を得られる成形品に相当する所
   定位置まで行いながら射出し、型開き動作を射出動作に
   追従して開始したときは型開き開始直後、射出終了直前
   に開始したときは所定型開きの直後にカウンタープレッ
   シャーを解放する、発泡体の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載のガスが、窒素
   ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガス等の不活性ガスで
   あり、そのプレッシャーは発泡剤の超臨界圧力以上であ
   る、発泡体の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項４または５に記載のガスがエアー
   であり、そのプレッシャーは３．０ＭＰａ以下である、
   発泡体の製造方法。
8. 【請求項８】 シリンダバレルと該シリンダバレル内に
   駆動可能に設けられているスクリュとからなる主射出ユ
   ニットと、同様にシリンダバレルと該シリンダバレル内
   に駆動可能に設けられているスクリュとからなる副射出
   ユニットと、成形品を得るための成形装置と、物理的発
   泡剤供給装置とからなり、 前記副射出ユニットに、前記物理的発泡剤供給装置から
   超臨界状態の物理的発泡剤が供給されるようになってい
   ると共に、前記副射出ユニットにより製造される発泡溶
   融樹脂は、前記主射出ユニットに蓄積され、そして前記
   成形装置のキャビテイに射出されるようになっているこ
   とを特徴とする、発泡体の製造装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の成形装置は、射出圧縮
   機能を有する型締装置を備えている、発泡体の製造装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項８または９に記載の主射出ユニ
    ットのスクリュの先端部には、複数本のピン状の突起物
    が設けられている、発泡体の製造装置。
11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかの項に記載
    の主、副射出ユニットのスクリュは、電動サーボモータ
    で駆動されると共に、前記副射出ユニットはフローモー
    ルド機能を有する、発泡体の製造装置。